尿素低压吸收塔高氧分压操作论述

侯立业

（中海石油华鹤煤化有限公司尿素生产部，黑龙江鹤岗 154110）

合成氨与尿素Ammonia and Urea

尿素低压吸收塔高氧分压操作论述

侯立业

（中海石油华鹤煤化有限公司尿素生产部，黑龙江鹤岗 154110）

华鹤尿素装置自开车以来，低压吸收塔尾气排放中氧含量值波动比较大，甚至有时超过了斯塔米卡帮公司设计的安全限值4%。采用CO2汽提法工艺的尿素装置，该指标的波动极易进入爆炸区间，影响生产稳定运行和人员安全，为此结合本装置生产实际情况对氧含量超出设计值是否会发生爆炸进行针对性的论述。

低压吸收塔；爆炸区间；氧含量

1 尿素低压吸收塔气体分析

尿素低压吸收塔作为高压系统尾气排放的末端，我厂对该设备气相设有专门的取样点，表1是2016年三个月尿素低压吸收塔放空气体取样全分析数据，并且对组分数据进行了爆炸极限及含氧量安全限值的计算分析。

表1 尿素低压吸收塔放空气体取样全分析数据

1.1 采用5月3日氧含量为最高时举例计算分析

计算情况：

几种可燃物在空气与O2中的爆炸极限（见表2）：

表2 几种可燃物在空气与O2中的爆炸极限为

放空气可燃物总含量∑ F%=H2+NH3+CH4=3.43+0.16+0.98 =4.57

以可燃物为基准：H2%含量为：H2∕∑F=75.1

NH3含量为：NH3∕∑F=3.5

CH4%含量为：CH4∕∑F=21.4

算得：LLA=4.34%，LHA=4.30%，LHO=83.75%

（上式中：LLA，LHA 分别表示可燃混合气在空气中的爆炸下限和上限。LLO，LHO 分别表示可燃性混合气在氧气中的爆炸下限与上限。）

1.2 爆炸范围三元相图

据此作出 F（可燃物）N（惰性组分）、O（氧）的三元正三角形相图如图1：

图1 爆炸范围三元相图

1.3 实际组分爆炸分析

图中U2代表在氧气中爆炸上限 83.75%，L2代表在氧气中爆炸下限 4.30%，U1代表在空气中爆炸上限 39.24%，L1代表在空气中爆炸下限 4.34%，FA 为空气线，由 U2、U1、L 点围成的三角形区域为爆炸范围，CL 为临界氧浓度线，即若氧气浓度低于临界值，则可燃气燃烧所需氧浓度不足，无法形成爆炸，该组分下临界氧浓度为 8.5%。由于组分中 O2浓度为6.05%，低于临界氧浓度，因此属于不可爆炸范围。虽然尿素系统的低压放空组分不在可爆范围之内，但爆炸极限随温度、压力以及惰性组分变化会发生变化，并不是一个常量，因此必须加强监测。

2 低氧浓度操作尿素需要采取的防爆措施建议

2.1 严格控制 O2含量

理论上只要气相出口 O2含量小于等于 4%，则混合气不会发生爆炸。尿素高压系统采用 Safurex®材料，较传统双相钢耐甲铵尿液腐蚀有较大提高，Stamicarbon 公司提供了无氧操作和有氧操作方式。为系统安全可靠运行，目前尿素采取有氧操作方式。根据材料特殊性，尿素可采取较低氧加入方式操作。

2.2 严格控制和消除激发能源

（1）低氧操作要要严格检查静电接地措施；

（2）要严格火源管理；

（3）要防止物理爆炸，防止撞击产生激发能源，进而引起连锁化爆炸；

（4）要加强现场管理，消除杜绝跑冒滴漏等；

（5）操作控制上要力求避免大幅度地开关阀门，加减量不可太猛，停开车时及大减量时尤应注意。

2.3 增大惰化作用

增加低压吸收塔气项中 N2、CO2等惰性气体含量，对缩减爆炸范围有明显作用。

3 低压吸收塔放空管理

1）严格控制常压吸收塔中氧组分携带入低压吸收塔，避免提高氧临界浓度。如：开蒸发真空破坏阀，空气带入常压吸收塔，再进入低压吸收塔；

2）保持低压吸收塔任何时刻压力必须大于大气压力，防止放空管着火倒引至低压吸收塔；

3）严格控制塔内O2＜4%；

4）避免任何可能将氧组分携带进入尿素系统的可能。

4 结论

终上所述，尿素装置严控氧组分携带进入量，及时监测低压放空气体数据，加强对低压及常压系统放空的监测，及时分析可燃气体的爆炸极限范围是否安全，确保尿素常压吸收塔及整套装置的安全运行。

[1] 任韶然.惰性及特种可燃气体对甲烷爆炸特性的影响实验及分析[J].石油化工生产技术，2013，（10）.

[2] 池永庆.尿素生产技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

T h e P a r t i a l P r e s s u r e o f O x y g e n o n t h e O p e r a t i o n o f U r e a L o w P r e s s u r e A b s o r p t i o n

Hou Li-ye

Since the start-up device Eco-ego urea，low oxygen content in tail gas absorption tower value fl uctuation is relatively large，sometimes even more than the safety limit of 4% for tower m card design company.The urea device adopts CO2stripping process，the index fl uctuation can easily enter the explosion range，affects the production of stable operation and safety of personnel，according to the actual situation of production device on oxygen content will exceed the design value for this explosion.

low pressure absorption tower；explosion zone；oxygen content

TQ441.41

B

1003-6490（2017）08-0001-02

2017-06-14

侯立业（1989—），男，辽宁丹东人，助理工程师，主要从事化工生产技术工作。